Транспортировка света: современные системы естественного освещения
Естественный свет необходим для людей, он увеличивает комфортность среды обитания, самочувствие, работоспособность и производительность труда каждого человека. Именно поэтому СНиП 23-05-95* «Естественное и искусственное освещение» требует нормативного количества естественного света в помещениях с постоянным пребыванием людей. В исключительных случаях допускается недостаток или отсутствие естественного света при условии компенсации этого дефицита значительным увеличением нормируемых значений освещенности от искусственных источников света, что приводит к резкому повышению расхода электроэнергии.
При боковом освещении через стандартные светопроемы используется только рассеянная составляющая света неба (прямое солнечное излучение наряду с высоким благотворным влиянием приводит к слепящему действию и неравномерности освещения, повышенному нагреву помещений). При этом наблюдается экспоненциальный спад освещенности при удалении от боковых светопроемов, что в широких зданиях (зданиях «глубокого заложения») требует наличия постоянно включенного искусственного освещения в отдаленных от окон зонах (так, например, в типовых промышленных зданиях шириной 60 м и более даже при остеклении по периметру центральная зона шириной более 40 м не получает достаточного естественного освещения).
Ситуация резко усложняется в бесфонарных зданиях, где технологические условия требуют поддержания постоянной температуры или полного отсутствия пыли и влаги. Для бокового освещения в условиях города большую отрицательную роль играет экранирование светопроемов окружающими зданиями и сооружениями.
Применение систем верхнего освещения (зенитные фонари, шедовые покрытия) может быть эффективным лишь в одноэтажных зданиях, однако и в этих случаях прямое солнечное излучение используется нерационально, а теплопередача через светопроемы слишком велика и требует, как и в предыдущих случаях, высоких затрат на обогрев освещаемых помещений зимой и охлаждение летом.
Стандартные теплопотери при одинарном остеклении составляют 5,6 Вт/м2*К. При использовании наиболее современных двухкамерных стеклопакетов с аргоновым заполнением (тройное остекление) с пространством между стеклами 16 мм они составляют 1,9 Вт/м2*К, т.е. через светопроем площадью 1 кв. м теряется 1,9 Вт тепловой энергии на каждый градус разницы температур вне и внутри помещений. А ведь светопроемы имеют площади в 2–3 раза больше. Коэффициент солнечных теплопоступлений при одинарном остеклении составляет 5,6 Вт/м2*К, а при двойном остеклении с заполнением аргоном – 0,3 Вт/м2*К.
Во многих общественных и промышленных зданиях 60–70% тепла, на удаление которого работают системы кондиционирования воздуха, потребляющие значительное количество электроэнергии, вносится в помещения именно искусственным освещением.
Учет всех этих обстоятельств требует комплексного решения инженерных систем освещения, кондиционирования воздуха и обогрева помещений для снижения затрат на сооружение и эксплуатацию зданий. Как же доставить естественный свет, в том числе прямое солнечное излучение, в центральные части зданий, в зоны, удаленные от боковых светопроемов, в заглубленные помещения, в термоконстантные цеха без нарушения теплового режима?
Необходимо использовать новую технологию естественного освещения с помощью полых световодов.
